Minenschutz für Fahrzeuge
Minen sind eine tödliche Bedrohung. Unzählige solcher Sprengkörper liegen in den aktuellen und wahrscheinlich auch in den zukünftigen Auslandseinsatzgebieten des Österreichischen Bundesheeres. Streitkräfte, die in minenverseuchten Gebieten operieren, versuchen seit Jahren, die Insassen ihrer Fahrzeuge vor dieser fast allgegenwärtigen Gefahr zu schützen. Eine solide Grundlagenforschung und darauf aufbauende technologische Entwicklungen ermöglichen mittlerweile einen wirksamen Schutz gegen die häufigsten Typen und Gewichtsklassen von Minen.
Vor allen Schutzmaßnahmen steht - auch beim Minenschutz - das Kennen des "Feindes". Obwohl auch Anti-Personenminen Menschen in Fahrzeugen gefährden können, ist und bleibt der "Hauptfeind" der Insassen von Kraftfahrzeugen primär die Panzermine. Davon existieren grundsätzlich drei Haupttypen: die Blastmine, die projektilbildende Mine und die Hohlladungsmine.
Die Wirkungsweise der Blastmine beruht praktisch ausschließlich auf dem enormen Explosionsdruck (Blast) des Sprengstoffes.
Eine höhere Wirkung im Ziel hat die projektilbildende Mine. Bei Panzerminen dieser Art bildet sich aus einer auf der Ladung aufgesetzten Stahlschale ein Projektil mit einer Durchschlagsleistung bis zu 70 mm Panzerstahl.
Die Hohlladungsmine bildet - analog zum Hohlladungsgeschoss - mit Hilfe eines Metallkegels einen Stachel aus, der sogar Panzerstahlplatten mit einer Dicke von mehreren hundert Millimetern durchschlägt.
Blastminen sind die Häufigsten
Blastminen sind die weitaus häufigsten Panzerminen. Ihre Wirkung im Ziel richtet sich primär nach der Sprengstoffmenge, also nach der "Gewichtsklasse". Um einen Schutz gegen rund 86 Prozent aller Blastminen zu erlangen ist das Schutzniveau für die "Gewichtsklasse" der 8-kg-Blastminen anzustreben. Aufgrund der Minenhäufigkeit erstellte die NATO das STANAG (Standardization Agreement) 4569, welches die ballistischen Schutzlevels und Minenschutzlevels (siehe Kasten unten) definiert. Ein Nachteil dieses Agreements ist allerdings, dass dafür derzeit noch keine Prüfmethoden festgelegt sind.
Minenschutzlevel nach STANAG 4569
Level 1: Schutz gegen Anti-Personenminen (Schützenminen).
Level 2a: Schutz gegen 6-kg-Panzerminen (Blast) unter Rad oder Kette.
Level 2b: Schutz gegen 6-kg-Panzerminen (Blast) überall unter Wanne/Chassis.
Level 3a: Schutz gegen 8-kg-Panzerminen (Blast) unter Rad oder Kette.
Level 3b: Schutz gegen 8-kg-Panzerminen (Blast) überall unter Wanne/Chassis.
Level 4a: Schutz gegen 10-kg-Panzerminen (Blast) unter Rad oder Kette.
Level 4b: Schutz gegen 10-kg-Panzerminen (Blast) überall unter Wanne/Chassis.
Unterschiedliche Wirkung
Weil Minen, je nach Verlegeart (offen, verdeckt oder z. B. im Wasser), sehr unterschiedliche Wirkungen erzielen, muss eine reproduzierbare Prüfmethode festgelegt sein, um vergleichbare, wiederholbare Ergebnisse zu erlangen. International üblich ist die Sprengung von standardisierten Sprengstoffzylindern, umgeben von einem "Stahlkragen". Damit wird die größte Wirkung (verdeckte und damit teilverdämmte Verlegung) und die dadurch bewirkte Fokussierung des Blasts simuliert.
Der häufigste Zündmechanismus ist nach wie vor der Druckzünder, der vor allem beim Überrollen mit dem Rad oder mit der Kette ausgelöst wird. Aufgrund der verschiedenen Zünderarten können allerdings Minen an jeder Stelle unter dem Fahrzeug detonieren. Eine genaue "Trefferstatistik" - bezogen auf die Zünderarten - ist nicht bekannt.
Generell ermöglichen z. B. Abreiß- oder Knickzünder die Auslösung unter dem Chassis oder der Wanne (wesentlich kritischer als unter einem Rad oder einer Kette). Auch seismische, elektromagnetische, strukturerkennende oder fernausgelöste Zünder sind bereits Standard; sie können die Explosion an einer beliebigen Stelle unter dem Fahrzeug auslösen. Die Mannschaft ist daher auch gegen diese Bedrohung zu schützen.
Explosionen unter einem Rad oder einer Kette werden durch das Rad oder die Kette stark abgedämpft, auch ist der Abstand zum Radkasten oder zur Wanne wesentlich größer als bei einer Explosion direkt unter dem Chassis oder der Wanne. Ein Schutz gegen Explosionen unter dem Chassis bzw. der Wanne ist daher technisch wesentlich aufwändiger. Die unten dargestellten Schutzmöglichkeiten beziehen sich auf diese Bedrohung, gelten aber grundsätzlich auch für die (schwächer auf das Fahrzeuginnere wirkenden) Explosionen unter einem Rad oder einer Kette.
Die Auswirkung von Blastminen auf die Struktur eines Fahrzeuges besteht in der Zerstörung (Aufreißen) der Struktur. Dabei entsteht im Innenraum ein sehr hoher Druck, der zum Tod der Insassen führen kann. Auch abplatzende Teile der Struktur u. ä. können tödliche Verletzungen hervorrufen, denn der Blast induziert im Boden bzw. in der Struktur des Fahrzeuges Beschleunigungen bis zur 240 000-fachen Erdbeschleunigung (g). Halterungen, Verstaukisten, Schweißbutzen, Schrauben, Ausrüstungsgegenstände usw. können sich dadurch in bis zu 300 m/s schnelle, tödliche Geschosse verwandeln.
Am Fahrzeugboden angeschraubte Sitzkonstruktionen übertragen die Kräfte und Beschleunigungen direkt auf die Körper der Insassen. Das kann zu schweren inneren Verletzungen führen, aber auch zu schwersten Verletzungen im Kopf-, Hals- und Wirbelsäulenbereich, herbeigeführt durch das Anschlagen an das Fahrzeugdach. Befinden sich die Füße einer Person direkt am Fahrzeugboden, werden oft auch Fuß- und Beinknochen zertrümmert. Diese Verletzungsrisiken dürfen bei minengeschützten Fahrzeugen festgelegte Werte nicht überschreiten.
Den Wirkungen entgegenwirken
Die Struktur des Fahrzeuges muss demnach so beschaffen sein, dass ein Aufreißen unter dem Blastdruck vermieden wird und keine Fragmente abgelöst werden. Das verhindert einen kritischen Druckanstieg im Inneren und Verletzungen durch Splitter. Durch "Säubern" des Fahrzeugbodens wird vermieden, dass Ausrüstungsgegenstände und Teile der Fahrzeugausstattung zu tödlichen Geschossen werden. Das führt natürlich zu konstruktiven Herausforderungen bei der Gestaltung des Stauraumes. In den meisten Fällen sind auch Einschränkungen der mitzuführenden Ausrüstung erforderlich.
Sitzkonstruktionen dürfen (praktisch) immer nur auf dem Fahrzeugdach befestigt werden, weil die Beschleunigungskräfte über die Fahrzeugstruktur bis zum Dach entscheidend abnehmen. In Wannendächern treten "nur" mehr rund 300 g auf. Dennoch ist meist (vor allem bei relativ leichten Fahrzeugen) zusätzlich ein Dämpfungselement zwischen Aufhängung und Sitz erforderlich.
Füße müssen auf speziellen Abstellflächen ruhen, die am besten ebenfalls am Fahrzeugdach abgehängt oder mit Dämpfungselementen an den Seitenwänden befestigt sind. Ideal sind vom Fahrzeugboden - auf den der Explosionsdruck primär wirkt - vollkommen getrennte Zwischenböden.
Ein großes Problem ist auch die Einbuchtung (Beulung) des Fahrzeugbodens unter dem Blastdruck. Die Minenschutzplatten unter dem Fahrzeug können sich während der Detonation bis zu 20 cm in den Innenraum beulen. Der so bestrichene Raum im Fahrzeuginneren muss vollkommen frei bleiben ("Beulfreiraum"). Dies kann dazu führen, dass der Nutzraum im Fahrzeug stark eingeschränkt oder das Fahrzeug höher wird.
Die konstruktiven Gegenmaßnahmen gegen Blastminen bestehen u. a. darin, die Struktur so zu verstärken, dass ihr Aufreißen verhindert wird. Dafür eignet sich am Besten Stahl. Der Boden wird also durch eine Stahlplatte entsprechend verstärkt. Hier ist zu beachten, dass der Beulraum im Fahrzeuginneren optimiert wird. (20 mm dicke Platten beulen sich z. B. unter dem Blast einer rund 40 cm entfernten 8-kg-Mine bis zu 20 cm!) Die Einbindung dieser Minenschutzplatten in die Fahrzeugstruktur ist eine Herausforderung an den Konstrukteur. Dabei muss auch durch spezielle Schweiß- und Schraubkonstruktionen ein Aufreißen der Verbindungen verhindert werden. Die bestmöglichen Lösungen können nur durch Optimierung, Simulationen und anschließende Sprengversuche an den so ermittelten Schutzelementen erreicht werden.
Zum Schutz gegen projektilbildende Minen reichen Stahlplatten allerdings nicht aus. Moderne Minen dieser Art, wie z. B. die jugoslawische TMRP-7, durchschlagen bis zu 70 mm Panzerstahl. Eine so dicke Stahlplatte als Schutzelement wäre aber zu schwer. Hier müssen zusätzlich Methoden gegen die ballistische Bedrohung durch das Projektil angewendet werden. Dieses wird dabei z. B. durch hochfeste Keramik, Schichtpanzerung, Spall-Liner (hochfeste Gewebeschichten), Verbundmaterialien und Ähnliches abgefangen. Solche Panzerungen sind allerdings teuer und benötigen sehr viel Raum - das Fahrzeug würde dadurch bis zu 10 cm höher.
Projektilbildende Minen sind weit seltener als Blastminen, damit ist auch die Wahrscheinlichkeit geringer, auf sie aufzufahren. Nach einer Risikoabwägung ist deshalb zu entscheiden, ob - zusätzlich zum Schutz gegen Blastminen - der teure, aufwändige und mit Einschränkungen vor allem beim Innenraum verbundene Schutz gegen projektilbildende Minen erfolgen soll.
Gegen Hohlladungsminen ist derzeit aufgrund der sehr hohen Durchschlagsleistung keine wirksame Gegenmaßnahme möglich. Das Aufbringen eines "Mine Protection Carpets" (dem Spall-Liner ähnliche hochfeste Gewebeschichten) am Fahrzeugboden verringert allerdings die Sekundärsplitterwirkung durch abgeplatzte Fragmente.
Neben der Sicherstellung der Haltbarkeit der Struktur muss also der Innenraum so (um)gestaltet sein, dass der Beulfreiraum (siehe oben) gewährleistet ist und möglichst keine Splitter herumfliegen.
Auch die Sitzstrukturen müssen durch entsprechende Aufhängungen am Dach und durch Dämpfungselemente unzulässige Beschleunigungen der Körper der Insassen verhindern. Ein Rückhaltesystem (z. B. Vierpunktgurte) kann das Anschlagen der Köpfe der Insassen am Fahrzeugdach verhindern. Darüber hinaus müssen entweder Fußstützen montiert werden, oder ein Zwischenboden wird eingezogen. Besonders kritisch ist dabei der Bereich des Fahrers. Der bei Gepanzerten Kampf- und Gefechtsfahrzeugen (GKGF) generell höhenverstellbare Fahrersitz muss speziell aufgehängt werden (Wannendach oder Seitenwand). Auch die Pedale müssen vom Boden entkoppelt werden.
Der vollkommen "sauber" zu haltende Fahrzeugboden zwingt zum Verstau von Ausrüstung und Innenausstattung an anderen Plätzen und wahrscheinlich zum Verzicht auf einige bisher mitgeführte Gegenstände. Hier ist abzuwägen, wie groß die Minenbedrohung im Vergleich zum aufwändigeren Verstau an anderen Plätzen bzw. zum Verzicht auf Ausrüstung im Einsatzgebiet zu bewerten ist.
Bei Nachrüstungen führt die Erhöhung des Leergewichtes des Fahrzeuges durch die Minenschutzelemente in den meisten Fällen auch zu einer Verringerung der Nutzlast und - je nach konstruktiven Reserven - auch zu Einschränkungen der Mobilität des Fahrzeuges (geringere Bodenfreiheit, geringere Beschleunigung).
Bei Neukonstruktionen hingegen ist es möglich, die Minenschutzmaßnahmen so zu gestalten und zu integrieren, dass derartige Einschränkungen bei der Ausrüstung und der Mobilität vermieden werden. Dabei kann vor allem durch Vergrößerung des Abstandes des Fahrzeugbodens zur Mine bereits eine wesentliche Verringerung der Wirkung erzielt werden, weil die Blastwirkung mit der Entfernung sehr stark abnimmt. Das Fahrzeug kann entweder generell eine höhere Bodenfreiheit erhalten oder (wie bei einem gepanzerten Radfahrzeug bereits ausgeführt) seine Bodenfreiheit bei Minenbedrohung (hydraulisch) erhöhen.
Um für den im Österreichischen Bundesheer eingeführten Schützenpanzer "Ulan" einen Schutz gegen 8-kg-Minen überall unter der Wanne zu erreichen, wären z. B. folgende Maßnahmen erforderlich:
- Verstärkung des Fahrzeugbodens und der Wannenstruktur durch eine (mindestens 15 mm dicke) Stahlplatte - diese muss in die Struktur so eingebunden sein, dass ein Aufreißen der Verbindungen (Schweißnähte, Verschraubungen) verhindert wird; - "Säuberung" des Wannenbodens durch Entfernen von Halterungen, Verstaukisten, Entnahmetank und Ausrüstung; - Einfügung eines Zwischenbodens über dem Beulfreiraum; - Entkoppelung der Sitze von der Seitenwand und gedämpfte Aufhängung; - Aufhängung des Fahrersitzes und der Pedale am Wannendach.
Das Amt für Rüstung und Wehrtechnik entwickelte bereits vor einigen Jahren eine gedämpfte Aufhängung für Minenschutzsitze. Der Mannschaftstransportpanzer/UN "Pandur" (Steyr-Daimler-Puch) wird damit serienmäßig ausgestattet. Auch andere Fahrzeughersteller integrieren diese Aufhängung standardmäßig in minengeschützte Fahrzeuge.
Beispiele für minengeschützte Fahrzeuge
Schützenpanzer "Marder" der Bundeswehr: Schutz gegen 8-kg-Panzerminen (Blast) und TMRP-6 (projektilbildend) überall unter der Wanne wird derzeit serienmäßig nachgerüstet.
Schützenpanzer "Puma" der Bundeswehr (in Entwicklung): soll Schutz gegen 10-kg-Panzerminen (Blast) und projektilbildende Panzerminen TMRP-7 überall unter der Wanne erhalten.
Kampfpanzer "Leopard" 2: Schutzpaket gegen 10-kg-Panzerminen (Blast) überall unter der Wanne wird von Krauss-Maffei-Wegmann angeboten.
"Dingo" 2 (Basis: "Unimog"-Fahrgestell von Daimler Chrysler): bietet serienmäßig Schutz gegen 8-kg-Panzerminen (Blast) überall unter dem Chassis (Krauss-Maffei-Wegmann).
LKW Multi 2 (A3) FSA, ein Vierachs-LKW mit geschütztem Fahrerhaus: bietet Schutz gegen 8-kg-Panzerminen (Blast) unter dem Führerhaus; Prototyp wird derzeit im Kosovo erprobt (Krauss-Maffei-Wegmann).
Auf einen Blick
Minen sind in den aktuellen und zukünftigen Einsatzgebieten des Österreichischen Bundesheeres eine große Bedrohung. Einen wirksamen Schutz bieten nur speziell ausgerüstete Fahrzeuge. Die heute verfügbaren Technologien ermöglichen sowohl die Erstausrüstung als auch eine Nachrüstung von Rad- und Kettenfahrzeugen durch - Verwendung von Minenschutzelementen unter der Wanne bzw. dem Chassis, - geschützte Sitzkonstruktionen und - minengerechten Verstau der Ausrüstung im Innenraum.
Die Einschränkungen durch diese Schutzmaßnahmen beschränken sich hauptsächlich auf eine Reduktion der Nutzlast und des Verstauraumes. Die in diesem Beitrag dargestellten Möglichkeiten des Minenschutzes sind daher Stand der Technik - und damit jederzeit auch für das Österreichische Bundesheer nutzbar.
___________________________________ ___________________________________ Autor: Oberstleutnant dhmtD DI Bernhard Peschak, Jahrgang 1964. Einjährig-Freiwilligenausbildung 1984/85; danach bis 1995 Milizoffizier beim Heeresfernmelderegiment und beim Armeefernmeldebataillon; 1992 Abschluss des Maschinenbaustudiums an der Technischen Universität Wien; danach bis 1994 Universitätsassistent am Institut für Sportwissenschaften der Universität Wien; ab 1994 Referent für Kraftfahrzeuge im Amt für Wehrtechnik, Abteilung Maschinenwesen; ab 1995 Offizier dhmtD und Hauptreferatsleiter für Gepanzerte Kampf- und Gefechtsfahrzeuge; seit 2002 Leiter der Abteilung Fahrzeug- und Gerätetechnik bei der Rüstungsdirektion/Amt für Rüstung und Wehrtechnik.